Застосування МЕХАНОХІМІЧНО модифікованої деревини в будівництві

Застосування МЕХАНОХІМІЧНО модифікованої деревини в будівництві

У зв'язку з початком бумом малоповерхового житлового будови йде активний пошук матеріалів, застосування яких дає можливість будувати будинок недорого і технологічно при досягненні великих експлуатаційних параметрів. Такий матеріал існує і вже застосовується в будівництві, йому присвоєно ГОСТ 24329-80 і називається він МЕХАНОХІМІЧНО зміненої деревної породою. Це деревна порода, просочена речовиною модифікатора (більшою мірою – карбамід), висушена під змінним тиском і термооброблена з метою придбання і закріплення даних параметрів.

Чому деревна порода? Так як в закритому приміщенні деревна порода оновлює до 30% повітря в день, а природні характеристики цього матеріалу дозволяють в суху погоду віддавати накопичену воду, в сиру – вбирати в себе її надлишки. Деревні будинки відрізняються особливим мікрокліматом і найвищим рівнем комфортності навіть без впровадження додаткових коштів кондиціонування. Щодо щільності характеристики міцності деревної породи можна зіставити з властивостями металів, а теплоізоляційні характеристики поза конкуренцією з іншими видами будівельних матеріалів.

Чому карбамід? Розчин карбаміду у воді через малу величину молекул карбаміду здатний просочуватися в порожнині клітин деревного речовини і просочувати наскрізь деревну заготовку хоч якої товщини. Карбамід під дією температури і тиску вступає в реакцію з такими складовими деревного речовини як лігнін і геміцелюлози і, не порушуючи макроструктури деревної породи, змінює хім будову цих складових з утворенням речовин, схожих карбамідних смол, використовуваних у виробництві сучасних плитних матеріалів.

Завдяки цьому деревна порода стає більш міцною і жорсткою, не піддається впливу мікробів (цвіль, грибки) і хім реагентів, а добавки, сумісні з модифікатором, в змозі зробити її повністю або частково гідрофобною і негорючої. На певній стадії техпроцесу змінена деревна порода стає пластичною і здатна просто деформуватися під дією температури і тиску. Карбамід екологічний, тому що по впливу на людину і тварин – хімічно нейтральний і навіть застосовується в якості кормової добавки для великої рогатої худоби.

Рис 1. Установка механохімічної модифікації деревної породи.

Технологічний процес МЕХАНОХІМІЧНО модифікування деревної породи простий:

наскрізна просочування заготовки водним розчином модифікатора,

сушка

і термообробка.

Якщо потрібна підвищена міцність, або твердість МЕХАНОХІМІЧНО зміненої деревної породи (МХМД), або додання виробу даної форми або профілю, то проводиться термопресування, згинання або термопрокат висушеної деревної породи.

У підсумку МХМД задаються потрібні для споживача дизайнерські, міцності та експлуатаційні характеристики, виставлені в таблиці. Порода початковій деревної породи незначно впливає на кінцеві характеристики зміненої деревної породи і тому економічно прибутково використовувати для модифікування дешеву неділової деревної породи.

Може бути використане стандартно випускається індустрією обладнання: обігрівом ванни або автоклави для просочення, конвективні або вакуумні сушильні камери, камери термообробки з температурою до 200оС. Для пресування – це гідравлічні преса з обігріваються плитами, згинальний обладнання для гнуття, термопрокатніе установки зі спеціально зробленими профільованими валками. Піддослідні, поки в дослідно-промисловому масштабі, особливі установки для механохімічної модифікації деревної породи, які дозволяють проводити всі стадії модифікування без перезавантаження заготовок, ущільнювати заготовки під час сушіння і навіть надавати їм даний профіль на стадії сушіння – наприклад паз і шип для будівельного бруса . Застосування таких установок дуже істотно зменшує час модифікування і витрати на переробку деревної породи.

Характеристики (при вологості 12%)

Дуб

Сосна

Осика

МХМД непрессо-ванної

осики

МХМД прессо-ванної

осики

Колір

светлобурій

жел-тий

білосніжний

Від жовтуватого до корич-невого

До

темного

Текстура

Вира-дружина

слабко

НЕ

виражена

Яскраво

виражена

Яскраво

висловлю-на

Щільність

690

505

495

700

1200

Вологопоглинання за 30сут. При вологості повітря 92%,%

24,5

19,5

19,0

14,6

14,9

Межа міцності при: стисненні вздовж волокон;

статичному вигині, МПа

57,1

103,0 50,4

82,0 44,7

77,4 100,0

123,0 150,0

250,0 Твердість поперек волокон, МПа

52,0

26,0

18,5

73,0

100,0

Біостійкість: втрата маси від впливу цвілі з 45сут,%

27

27

27

4,0

3,5

Вогнестійкість: втрата маси при горінні,%

18,3

36,2

19,6

5,0

3,3

Модуль пружності при згині, ГПа

10,2

11,8

9,2

20,1

24,7

Ударна в'язкість, кДж/м2

76,3

41,3

45,0

54,0

110,0

Застосування виробів з МЕХАНОХІМІЧНО зміненої деревної породи в будівельній промисловості може бути так різним і практично повсюдним, що проблемно навіть відповісти на питання: де МХМД використовувати неефективно? Але почнемо «танцювати від печі". Зробити МХМД негорючої реально, більше того еталони такої деревної породи є, а якщо їх ущільнити до 1500-2000 кг/м3, то з таких «дерев'яних цеглин» можна скласти піч або камін. Могли бути бажаючі …

Далі – фундамент. Так як МХМД дуже міцна, не піддається тлінню, впливу мікробів і хімічних реагентів, також негорюча – то виготовлення з неї стовпчастого або стрічкового фундаменту нав'язується саме собою. В якості опалубки для заливки фундаментів або стінок змінена деревна порода застосовується з 80-х років і навіть введена в СНИП. Завдяки її міцності, термо-і хімічної стійкості, її можна використовувати як матеріал форм для виробництва бетону та інших будівельних сумішей.

Оциліндрованої колоди і брус з МХМД, виконуються в дослідно-промисловому варіанті установки модифікування деревної породи, відрізняються тим, що в їх не треба протачивать чашоподібні поздовжній профіль на колоді або шип і паз на брусі – це можна випрессовать в установці в процесі сушіння. Так колоду їли поперечником 200мм, довжиною 2,5 м у свежесрубленном стані з вологістю 85%, щільністю 450кг/куб.м., З усіма властивими даній породі недоліками (віпадніе сучки мала біо-вогні-вологостійкість) через 77 годин обробки в установці мало наступні характеристики:

вологість 8%;

щільність 630кг/куб.м.;

вогнестійкість підвищена на 50%, а при застосуванні особливих добавок до видоизменит розчину колоду вообщем не підтримує горіння;

вологостійкість підвищена на 30% (більше – при застосуванні спецдобавок до модифікатора)

МД впливу біовредітелей (цвіль, грибки, жучки і т.д.) не схильна;

віпадніе сучки впресовані і вплавлени;

на колоді можуть бути випрессовани паз і гребінь для зчленування при збірці зрубу (випробувані – глибиною 15мм і шириною до 25мм);

текстура деревної породи яскраво виражена, колір можна змінювати від золотистого до темно-коричневого по всій товщині.

Рис.2 Оциліндрованниє колоди з МХМД сосни, берези та ялини, далі колоди

з відформованим чашоподібним профілем, брус з дуба і колода з відформованим шипом і пазом.

Необхідно підкреслити, що будинок з такого колоди або бруса виглядає дуже чудово, він не просить зовнішньої і внутрішньої обробки, а так само додаткових профілактичних заходах. Усадки будинку після складання не відбувається, так як колода або брус висушені при модифікації до 10-12%.

Брус і колода «не веде», міцність знаходиться в залежності від ступеня ущільнення деревної породи, тому немає сенсу виготовляти з МХМД клеєний брус, скоротивши собівартість. З бруса можна виготовляти балки, арки, ферми і т.д., іншими словами це дуже багатообіцяючий матеріал для каркасного житлового будови.

Для каркасного житлового будови можна виготовляти також стінові панелі способом термокомпрессіонной формувань. Для цього з металу, наприклад сталь 3, робиться контурна прес-форма необхідного розміру, в яку «в розпір» викладається пакет спеціально зроблених рейок з МХМД однакової товщини.

Особлива підготовка пакету рейок полягає в тому, що мехобробці (свердлінням і добіркою паза) всередині пакету створюється система пустотілих каналів, що утворюють всередині щита решітку, яка перед пресуванням заповнюється полістиролу складом. Склад являє собою суміш тирси МХМД і карбамідної смоли з Порофори яка твердіє при досягненні температури пресування. На пакет заготовок для виробництва щита поміщається прокладочний залізний лист або, якщо потрібно отримати рельєфну поверхню, – трафарет. Зверху викладається термокомпрессіонной вкладиш, що складається з частин спеціального матеріалу з великим коефіцієнтом теплового розширення.

При нагріванні вкладиш зростає в обсязі набагато більше, ніж залізний обмежує контур і тим робить потрібну для ущільнення щита з МХМД тиск (до 30 МПа). Форма замикається з натягом пуансоном, в якому, як і в матриці, знаходяться нагрівачі. При нагріванні відбувається пресування щита та освіта внутрішньої підкріплювальної решітки, яка при експлуатації стінового щита або панелі не допускає заломлення і конфігурації даних розмірів.

Рис. 3 Двері полотно з МХМД берези.

Схожим чином можна зробити паркетні щити, декоративні панелі, дверне полотно всіх розмірів за один цикл пресування. Паркет, зроблений з МЕХАНОХІМІЧНО зміненої деревної породи, відрізняється завищеною твердістю і зносостійкістю, стабільністю розмірів. На паркетний щит можна нанести плоске декоративне зображення подібне інтарсії, і навіть зображення з голографічним ефектом. Наноситься на щит зображення і зміна кольору МХМД при пресуванні краде невідповідність у текстурі примикають рейок при наборі щита.

З МХМД можна виготовляти дверні та віконні блоки, погонажні вироби, елементи оздоблювального декору. Тому що до термічної обробки змінена деревна порода відмінно згинається, гнучкою можна виготовляти арочні елементи вікон або дверних просвітів, гнуті поручні для сходів і інші конструктивні та декоративні лад елементи.

Введенням особливих добавок у модифікатор можна отримати водостійку МХМД, з якою можна виготовляти садові альтанки та меблі, плитки і дошки для садових доріжок, а пресуванням – черепицю для покриття дахів. Довговічність цих виробів не поступається аналогам з полімерних матеріалів, а природний дизайн деревної породи не вимагає захисних і декоративних покриттях.

Створення виробів з МЕХАНОХІМІЧНО зміненої деревної породи може бути впроваджене на будь-якому деревообробному підприємстві, для цього необхідно тільки дооснастити його особливим обладнанням для модифікування деревної породи. Базисним типом обладнання є автоклав, перепрофілювавши який можна силами допоміжних служб підприємства зробити установку для модифікування. Це новенька інноваційна розробка та обладнання поки серійно не випускається навіть за кордоном. Але, судячи з жвавому освоєння технології термодревесини і досить широкому діапазону пропонованого обладнання, розробка МХМД в найближчі роки займе гідне місце в деревообробній індустрії, а вироби з МХМД – в будівельній промисловості.

Джерело: gradostroitel.com.ua